марта
20
Теоретические предпосылки к моделированию рациональной организации работы мышц
Одна из задач физиологии труда заключается в том, чтобы найти такие условия организации движения, при которых можно получить максимум полезной механической работы при минимальных затратах энергии. Для решения этой задачи имеет значение выбор величины нагрузки. Согласно установленным зависимостям убывания силы мышцы по мере ее укорочения (по кривой, близкой экспоненциальной) более выгодно для получения максимальной работы выбрать нагрузку средней величины. При малых нагрузках будет достигнуто большое укорочение мышцы, но работа, равная произведению нагрузки на укорочение, будет незначительной. Также и при очень большой нагрузке работа получится незначительная вследствие малого укорочения мышцы. Для определения оптимальной скорости укорочения мышцы следует вычислить работу, совершаемую мышцей против силы внутреннего трения (вязкости) и прибавить эту величину к величине работы, затраченной на поднятие груза. На основании экспериментальных данных, полученных А. В. Хиллом -при изучении «начального теплообразования при укорочении и удлинении мышцы» производятся следующие расчеты.
Поэтому можем написать характеристическое уравнение Хил-ла (P + a)V = b(P0—Р) или (Р+а) (V+b) = (P0+a)b = const, где b — постоянная, определяющая абсолютную скорость освобождения энергии и имеющая размерность скорости (см/с), равная производной по времени тангенса угла наклона прямой, выражающей зависимость общего освобождения энергии H = ax+kt при укорочении мышцы при разных нагрузках.
В рассмотренной разновидности мышечной активности сила мышцы преодолевает действие силы тяжести, которая остается постоянной на всем протяжении укорочения мышцы, и действие вязкости вещества мышцы, пропорциональное скорости укорочения мышцы. При выполнении человеком рабочих движений наряду с силами тяжести и вязкости развиваются силы инерции движущихся звеньев тела, инструмента, удерживаемого в руках полуфабриката (предмета труда). В каждый момент времени сила мышц должна уравновешивать действие указанных внешних сил, изменяющихся во времени. Требуемое по законам механики уравновешивание внешних сил и коррекция случайных отклонений движения от должного направления осуществляются рефлекторно в ответ на раздражения рецепторов дистантных анализаторов (зрительного и слухового) и двигательного анализатора. В связи с этим более полная характеристика свойств мышц и двигательного аппарата может быть получена из рассмотрения участия их в функционировании цельного организма и функциональных систем (рабочего динамического стереотипа), формирующихся для решения рабочих двигательных задач.